卡内基科学研究所 信用:CC0公共领域 了解植物如何应对紧张的环境条件，对于制定有效的策略来保护重要的农作物免受气候变化的影响至关重要
卡耐基的、寿令、徐和杨碧领导的新研究揭示了一个重要的过程，即植物在放大和减弱的压力反应之间转换
他们的工作发表在《自然通讯》上
为了在变化的环境中生存，植物必须在基于外部环境因素和内部营养和能量需求的不同应对策略之间进行选择
例如，植物可能会推迟或加快其生命周期，这取决于构成其能量供应的储存糖的可用性
“我们知道植物能够根据是否有营养来调节它们对环境压力的反应，”王解释说
“但人们对它们完成这种微调的分子机制知之甚少
" 多年来，卡耐基植物生物学家一直在建立一个宝库，研究一个系统，通过该系统植物感知可用的养分
这是一种附着在蛋白质上并改变其活性的糖分子
这种糖被称为O-连接的N-乙酰氨基葡萄糖，或O-GlcNAc，与动物和植物的基因表达、细胞生长和细胞分化的变化有关
在人类疾病的背景下，例如肥胖症、癌症和神经退化，对邻-GlcNAc的功能进行了很好的研究，但是在植物中对其了解甚少
2017年，卡内基领导的团队首次发现了数百种由邻-谷氨酰胺转胺酶修饰的植物蛋白质，为全面解析其控制的营养传感网络提供了一个框架
在最近的这份报告中，来自王实验室的研究人员(主要作者毕、邓志平、达莎·萨维奇、托马斯·哈特韦格和苏尼塔·帕蒂尔)和徐实验室的研究人员(鲁本·施雷斯塔和苏显红)揭示了一种由O-GlcNAc标签修饰的蛋白质，在糖的可用性和应激反应之间提供了细胞生理学联系
它是一种进化上保守的蛋白质，被称为细胞核中的凋亡染色质浓缩诱导剂，在哺乳动物中被认为在细胞遗传物质的储存和加工中起着多种作用
卡内基团队通过一套全面的遗传、基因组和蛋白质组学实验，证明了在植物中腺泡形成与其哺乳动物对应物相似的蛋白质复合物，并在调节胁迫反应和关键发育转变(如种子萌发和开花)中发挥独特的作用
这项工作进一步证明腺泡蛋白的糖修饰使得营养物质的可获得性能够调节植物对环境胁迫的敏感性，并控制种子的萌发和开花时间
“我们的研究说明了植物是如何利用糖感应机制来微调胁迫反应的，”徐解释说
“我们的发现表明，植物根据养分的可获得性选择不同的应激反应策略，以最大限度地在不同的应激条件下存活
" 展望未来，研究人员希望研究更多被O-GlcNAc标记的蛋白质，并更好地理解如何利用这一重要系统来对抗饥饿。
“理解植物如何通过整合环境和内部信息来做出细胞决定，对于提高植物在不断变化的气候中的复原力和生产力非常重要，”王总结道
“考虑到分子回路的许多部分在植物和人类细胞中是保守的，我们的研究发现不仅能改善农业和生态系统，还能改善人类健康
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